[go: up one dir, main page]

RU2568898C1 - Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof - Google Patents

Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2568898C1
RU2568898C1 RU2014132470/07A RU2014132470A RU2568898C1 RU 2568898 C1 RU2568898 C1 RU 2568898C1 RU 2014132470/07 A RU2014132470/07 A RU 2014132470/07A RU 2014132470 A RU2014132470 A RU 2014132470A RU 2568898 C1 RU2568898 C1 RU 2568898C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
separation
size
plasma
polydisperse
Prior art date
Application number
RU2014132470/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Юрьевич Карасев
Елена Сослановна Дзлиева
Максим Анатольевич Ермоленко
Владимир Анатольевич Полищук
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
Priority to RU2014132470/07A priority Critical patent/RU2568898C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2568898C1 publication Critical patent/RU2568898C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: separation of polydisperse particles is realised in complex plasma, in which dust component is formed from initial polydisperse powder. To create complex plasma low-temperature plasma with specified parameters is formed in discharge tube. Electric and thermal fields and particle charging are controlled by changing plasma parameters with setting parameters of selected particles. In this way, selection of particles of specified sizes and shape, their retaining in gravity field with further removal from discharge chamber are performed in complex plasma.
EFFECT: increased selectivity of separation of microparticles by sizes, as well as increased accuracy of separation with taking into account shape of microparticles.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к способам разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне и устройствам для их реализации, используемым в микро- и нанотехнологиях, а более конкретно к способам управляемой сортировки нанопорошков и композитных материалов.The invention relates to methods for the separation of polydisperse particles in the micron and nanoscale range and devices for their implementation used in micro- and nanotechnology, and more particularly to methods for the controlled sorting of nanopowders and composite materials.

Для квантоворазмерных материалов, в том числе квантовых точек, когда материалы и композиты, состоящие из частиц одинакового размера, обладают уникальными характеристиками, например, композиция из квантовых точек CdSe/ZnS с размером 2,5 нм люминесцирует в спектральном диапазоне с максимумом в области 530 нм, а квантовые точки с размером 5 нм будут люминесцировать с максимумом в районе 625 нм.For quantum-sized materials, including quantum dots, when materials and composites consisting of particles of the same size have unique characteristics, for example, a composition of CdSe / ZnS quantum dots with a size of 2.5 nm luminesces in the spectral range with a maximum in the region of 530 nm and quantum dots with a size of 5 nm will luminesce with a maximum in the region of 625 nm.

Известен способ разделения заряженных частиц по массам [1], в котором в ионизационной камере формируется смесь заряженных частиц, ионизованные частицы вытягиваются электрическим полем и в дальнейшем разделение заряженных частиц производится магнитным полем. Разделение заряженных частиц (ионов) по массам связано с различием траекторий движения заряженных частиц в магнитном поле.A known method of separating charged particles by mass [1], in which a mixture of charged particles is formed in the ionization chamber, the ionized particles are drawn by an electric field and further separation of the charged particles is carried out by a magnetic field. The separation of charged particles (ions) by mass is due to the difference in the trajectories of motion of charged particles in a magnetic field.

Недостатком способа является сложность ионизации исходного материала, что требует значительных энергозатрат. При однократной ионизации частица будет иметь заряд, равный заряду электрона. При разбросе скоростей исходных ионизованных частиц траектории движения будут отличаться, что приведет к тому, что частицы с одинаковой массой не соберутся в одной точке для выделения из смеси. Вторым недостатком способа является большая масса, как следствие, малая скорость микронных частиц для ощутимого разделения магнитным полем.The disadvantage of this method is the difficulty of ionizing the source material, which requires significant energy consumption. With a single ionization, the particle will have a charge equal to the charge of the electron. With a spread in the velocities of the initial ionized particles, the trajectories of motion will differ, which will lead to the fact that particles with the same mass will not be collected at one point for separation from the mixture. The second disadvantage of this method is the large mass, as a result, the low speed of micron particles for tangible separation by a magnetic field.

Известны способ разделения частиц по плотности и устройство для его осуществления [2], в котором для разделения частиц по плотности их помещают в электропроводящую суспензию, накладывают магнитное и ортогонально ему электрическое поле, которое направлено параллельно силе земного тяготения. Недостатком указанного способа и устройства является сложность в исполнении сепарационной камеры. Вторым недостатком является загрязнение поверхности суспензией.A known method of separating particles by density and a device for its implementation [2], in which to separate particles by density they are placed in an electrically conductive suspension, a magnetic field is applied and orthogonal to it, which is parallel to the force of gravity. The disadvantage of this method and device is the complexity of the separation chamber. The second disadvantage is surface contamination with suspension.

Известны способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления [3], в котором анализируемый материал подвергают облучению пучком рентгеновского излучения с малой расходимостью, так что поперечное сечение пучка меньше размера частиц. Позиционно-чувствительный детектор определяет координату частицы и ее сепарацию. Недостатками указанного способа являются технические сложности его реализации и уменьшение эффективности сепарации по размерам, поскольку будут отбираться все частицы, имеющие размер меньше поперечного размера рентгеновского пучка.A known method for separating particles of useful material and a device for its implementation [3], in which the analyzed material is subjected to irradiation with an x-ray beam with low divergence, so that the cross section of the beam is smaller than the particle size. The position-sensitive detector determines the coordinate of the particle and its separation. The disadvantages of this method are the technical difficulties of its implementation and a decrease in the size separation efficiency, since all particles having a size smaller than the transverse size of the X-ray beam will be selected.

Известны способ и устройство «Анализаторы заряженной частицы и методы сепарации заряженных частиц» [4], которые являются наиболее близкими по решаемой технической задаче и достигаемому техническому результату к заявляемому способу разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне и устройству для его реализации и принятому в качестве прототипа. Известный способ [4] включает формирование пучка из заряженных частиц, пролетающих через анализатор, в котором подвергается воздействию осциллирующих электрических полей. Формы полей и их интенсивности должны быть известны до начала сепарации и зависят от типа частиц. Техническим результатом известного способа является разделение частиц по массам.The known method and device "Analyzers of a charged particle and methods of separation of charged particles" [4], which are closest in terms of the technical problem and the technical result achieved to the claimed method of separation of polydisperse particles in the micron and nanoscale range and the device for its implementation and adopted as prototype. The known method [4] involves the formation of a beam of charged particles flying through the analyzer, in which it is exposed to oscillating electric fields. The shapes of the fields and their intensities must be known before separation begins and depend on the type of particles. The technical result of the known method is the separation of particles by mass.

Недостатками известного технического решения [4] являются высокая стоимость и трудоемкость. Кроме того, известный прототип [4] требует поддержания высокого вакуума и связан со сложностью в создании пучка заряженных частиц.The disadvantages of the known technical solutions [4] are the high cost and complexity. In addition, the known prototype [4] requires maintaining a high vacuum and is associated with difficulty in creating a beam of charged particles.

Заявленное изобретение свободно от указанных недостатков.The claimed invention is free from these disadvantages.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение селективности разделения микрочастиц по размерам, а также повышение точности разделения с учетом формы микрочастиц.The technical result of the claimed invention is to increase the selectivity of separation of microparticles in size, as well as improving the accuracy of separation, taking into account the shape of the microparticles.

Указанный технический результат достигается заявленным способом получения разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне, который использует плазменно-пылевую структуру, созданную в плазме тлеющего разряда постоянного тока в инертных газах, в котором известными методами формируются стоячие страты. Развитие физики комплексной плазмы в последнее десятилетие дает возможность для ее приложений, но к проблеме селекции порошков до сих пор приложений нет [5, 6]. Для разделения частиц по размерам требуется создать условия, при которых имеющие одинаковый размер частицы группировались бы в одной области пространства для последующего их сбора.The specified technical result is achieved by the claimed method of obtaining the separation of polydisperse particles in the micron and nanoscale ranges, which uses a plasma-dust structure created in a plasma of a direct current glow discharge in inert gases, in which standing strata are formed by known methods. The development of complex plasma physics in the last decade provides an opportunity for its applications, but there are still no applications to the problem of powder selection [5, 6]. To separate the particles by size, it is necessary to create conditions under which particles of the same size would be grouped in one region of space for their subsequent collection.

Технический результат в заявленном изобретении реализован выбором электронной температуры, от величины которой зависит эффективность разделения частиц. В тлеющем разряде низкого давления баланс энергии электронов определяется неупругими столкновениями с атомами газа разряда. Меняя сорт газа, а с ним меняются потенциал возбуждения и ионизации, а также теплопроводность плазмы, мы в определенном диапазоне управляем электронной температурой и напряженностью электрического поля. В пылевой плазме величина электронной температуры определяет заряд пылевой частицы.The technical result in the claimed invention is realized by the choice of electronic temperature, the magnitude of which determines the efficiency of separation of particles. In a low-pressure glow discharge, the electron energy balance is determined by inelastic collisions with the atoms of the discharge gas. By changing the type of gas, and with it the potential of excitation and ionization, as well as the thermal conductivity of the plasma, we control the electron temperature and electric field strength in a certain range. In a dusty plasma, the electron temperature determines the charge of the dust particle.

В используемом диапазоне плазменных параметров (давление газа, величина разрядного тока, тип газа) длина экранирования в плазме составляет порядка 50 мкм, что позволяет использовать для вычисления заряда пылевой частицы модель вакуумной связи.In the used range of plasma parameters (gas pressure, discharge current, gas type), the screening length in the plasma is about 50 μm, which makes it possible to use the vacuum coupling model to calculate the charge of a dust particle.

Для сферических частиц qsp=aUfl, где a - радиус частицы, Ufl - плавающий потенциал. Заряд вытянутых частиц ql оценивается как цилиндрический q l = l 2 ln l / a U f l

Figure 00000001
, где l - длина, a - радиус цилиндра. В зависимости от размера и формы частиц в применяемых условиях заряд лежит в диапазоне от 500 до 50000 элементарных зарядов [5, 6].For spherical particles, q sp = a U fl , where a is the particle radius, U fl is the floating potential. The charge of elongated particles q l is estimated as cylindrical q l = l 2 ln l / a U f l
Figure 00000001
where l is the length, a is the radius of the cylinder. Depending on the size and shape of the particles under the applicable conditions, the charge lies in the range from 500 to 50,000 elementary charges [5, 6].

Сущность заявленного способа разделения частиц по размеру и форме иллюстрируется Фиг. 1-7.The essence of the claimed method for separating particles by size and shape is illustrated in FIG. 1-7.

На Фиг. 1 представлен схематический вид специальной разрядной камеры - устройства для реализации метода отбора частиц в плазме. Разряд зажигается между электродами в режиме существования стоячих страт, катод располагается снизу. Частицы вводятся в разряд сверху из контейнера с сетчатым дном и удерживаются в стратах, являющихся ловушками пылевых частиц. Собирающее устройство подводится под вертикальную часть камеры и собирает на свою поверхность отобранные плазмой частицы. Извлечение из камеры осуществляется через правый нижний вакуумный порт.In FIG. 1 is a schematic view of a special discharge chamber — a device for implementing the method of particle selection in a plasma. The discharge is ignited between the electrodes in the mode of existence of standing striations, the cathode is located below. Particles are introduced into the discharge from above from a container with a mesh bottom and are held in striations, which are traps of dust particles. The collecting device is brought under the vertical part of the chamber and collects plasma-collected particles on its surface. Extraction from the chamber is carried out through the lower right vacuum port.

На Фиг. 2 показана структура формируемой пылевой ловушки в отдельной страте. В области головной части страты - внизу рисунка - существует повышенная электронная температура и большое продольное электрическое поле (индекс 1). Вектор индукции поля направлен вниз, тогда электрическая сила компенсирует действие силы тяжести на частицу.In FIG. 2 shows the structure of the formed dust trap in a separate stratum. In the region of the head part of the stratum - at the bottom of the figure - there is an increased electron temperature and a large longitudinal electric field (index 1). The field induction vector is directed downward, then the electric force compensates for the effect of gravity on the particle.

На Фиг. 3 изображена зависимость вертикальных сил, действующих на уединенную пылевую частицу в страте. Для фиксированного размера частиц массы m в пылевой ловушке в головной части страты (на Фиг. интервал 0-0.5 см) реализуется удержание в поле силы тяжести. В теле страты (на Фиг. интервал 0.5-1.5 см) электрической силы не достаточно, чтобы удерживать частицу данной массы.In FIG. Figure 3 shows the dependence of the vertical forces acting on a solitary dust particle in a stratum. For a fixed particle size of mass m in a dust trap in the head part of the stratum (in the Fig. Interval 0-0.5 cm), gravity is maintained in the field. In the body of the stratum (in the Fig. Interval 0.5-1.5 cm), the electric force is not enough to hold a particle of a given mass.

На Фиг. 4 показано, что радиальный баланс сил для частицы определенного размера и формы (геометрического сечения) выполняется на определенной радиальной координате г. Изменением величины силы термофореза можно создать баланс сил для частиц необходимой геометрической формы.In FIG. Figure 4 shows that the radial balance of forces for a particle of a certain size and shape (geometric cross section) is performed at a certain radial coordinate of r. By changing the magnitude of the thermophoresis force, one can create a balance of forces for particles of a necessary geometric shape.

На Фиг. 5 показано, что радиальный баланс сил для частиц одинакового удельного заряда, но различной формы выполняется на разной радиальной координате r. Для компактных (близких к сферическим) частиц радиальная координата r1 меньше, чем для некомпактных (вытянутых) r2.In FIG. Figure 5 shows that the radial balance of forces for particles of the same specific charge, but of different shapes, is performed at different radial coordinates r. For compact (close to spherical) particles, the radial coordinate r 1 is less than for non-compact (elongated) r 2 .

На Фиг. 6 показана реализация разделения частиц внутри пылевой структуры по фактору формы. На большей радиальной координате, в кольцевом слое, за счет большей силы термофореза, оказываются отселектированными частицы с большей площадью поверхности.In FIG. Figure 6 shows the implementation of particle separation within a dust structure by form factor. At a greater radial coordinate, in the annular layer, due to the greater thermophoresis force, particles with a larger surface area are selected.

На Фиг. 7 показаны гистограммы статистических распределений исходных частиц - a) и извлеченных при выбранных условиях - b). В исходном порошке основная доля частиц имеет размер порядка 1 мкм, видна спадающая зависимость размеров частиц вплоть до 40 мкм. Размер собранного порошка с селектированными частицами разнится с исходным. Отобранные частицы находятся в диапазоне размера от 4 до 8 мкм с максимумом дисперсности 6,5 мкм.In FIG. Figure 7 shows the histograms of the statistical distributions of the initial particles - a) and extracted under the selected conditions - b). In the initial powder, the main fraction of particles has a size of the order of 1 μm; a decreasing dependence of particle sizes up to 40 μm is visible. The size of the collected powder with the selected particles varies with the original. The selected particles are in the size range from 4 to 8 microns with a maximum dispersion of 6.5 microns.

Устройство для реализации способа разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне содержит корпус разрядной камеры 1, внутри которого размещена вертикально ориентированная вакуумная трубка цилиндрической формы 2 с оптическими окнами на ее концах 3 и 4 и четырьмя боковыми горизонтально расположенными по отношению к вакуумной трубке отростками, размещенными по два в верхней 5-6 и в нижней 7-8 частях вакуумной трубки, снабженными электродами, один из которых является катодом 9 и расположен в нижнем отростке, перед катодом установлена разрядная диафрагма 10, второй электрод, являющийся анодом 11, расположен в верхнем отростке вакуумной трубки 2, два других отростка, расположенные в верхней и нижней частях вакуумной трубки 3, снабжены портами 12-13, в верхнем порту 12 расположен бункер 14 с разделяемыми по форме и размерам полидисперсными частицами, внутри нижнего порта 13 расположен сборник 15 для извлечения разделенных по размерам и форме частиц.A device for implementing a method for separating polydisperse particles in the micron and nanoscale ranges comprises a housing of the discharge chamber 1, inside which a vertically oriented vacuum tube of cylindrical shape 2 with optical windows at its ends 3 and 4 and four side processes horizontally located with respect to the vacuum tube located two in the upper 5-6 and in the lower 7-8 parts of the vacuum tube, equipped with electrodes, one of which is the cathode 9 and is located in the lower process, in front of the cathode the discharge diaphragm 10 is installed, the second electrode, which is the anode 11, is located in the upper process of the vacuum tube 2, the other two processes located in the upper and lower parts of the vacuum tube 3 are equipped with ports 12-13, in the upper port 12 there is a hopper 14 with shared in shape and size by polydisperse particles, a collector 15 is located inside the lower port 13 for extracting particles separated by size and shape.

В отличие от прототипа в устройстве формируется электростатическая ловушка для микронных или наночастиц. Частицы, в отличие от прототипа разделяются статически, а не динамически, (т.е. не по траекториям за время их движения). Разделение частиц осуществляется по форме за счет применения термофореза.Unlike the prototype, an electrostatic trap for micron or nanoparticles is formed in the device. Particles, in contrast to the prototype, are separated statically, and not dynamically (i.e., not along trajectories during their movement). The separation of particles is carried out in the form through the use of thermophoresis.

Устройство для разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне включает разрядную камеру, состоящую из боковых отростков с электродами, подачей частиц сверху и сбором снизу, а также вертикальную трубку, в которой реализуется тлеющий разряд инертных газов в стратифицированном режиме, для стабилизации и установки стоячих страт используется сужающая разряд диафрагма.A device for separating polydisperse particles in the micron and nanoscale ranges includes a discharge chamber, consisting of lateral processes with electrodes, feeding particles from above and collecting from below, as well as a vertical tube in which a glow discharge of inert gases is realized in a stratified mode, for stabilization and installation of standing striations narrowing aperture is used.

Для реализации отбора частиц требуемых параметров устанавливается необходимая для зарядки частиц электронная температура в диапазоне 4-10 эВ и создается электрическое поле напряженностью 0,5-20 В/см для удержания в поле тяжести.To implement the selection of particles of the required parameters, the electronic temperature necessary for charging the particles is set in the range of 4-10 eV and an electric field with a voltage of 0.5-20 V / cm is created to hold in the gravity field.

Заявленный способ был апробирован в Санкт-Петербургском государственном университете в режиме реального времени.The claimed method was tested at St. Petersburg State University in real time.

Результаты испытаний подтверждены конкретными примерами реализации и отражены на чертежах и рисунках в виде соответствующих гистограмм и зависимостей.The test results are confirmed by specific examples of implementation and are reflected in the drawings and figures in the form of corresponding histograms and dependencies.

Пример 1, показывающий селектирование частиц по размеру, произведенное в условиях: газ неон, давление 0,3 Торр, ток разряда 1,6 мА. Как видно из Фиг. 7, на которой на Фиг. a) представлена гистограмма распределения исходных частиц по размеру, на Фиг. b) представлена гистограмма распределения селектированных частиц, характерный размер частиц существенно отличается, в исходном распределении максимум приходится на размер 1 мкм, в то время как в отобранных частицах на 6,5 мкм.Example 1, showing the selection of particles by size, produced under the conditions: neon gas, pressure 0.3 Torr, discharge current 1.6 mA. As can be seen from FIG. 7, in which FIG. a) presents a histogram of the distribution of the initial particles by size, in FIG. b) a histogram of the distribution of the selected particles is presented, the characteristic particle size is significantly different, in the initial distribution, the maximum falls on the size of 1 μm, while in the selected particles it is 6.5 μm.

Пример 2, показывающий селектирование частиц по размеру, произведенное в условиях: газ криптон, давление 0,3 Торр, ток разряда 1,6 мА. В исходном распределении частиц максимум приходится на размер 1 мкм, в то время как в отобранных частицах максимум оказался на размере 4,5 мкм. По сравнению с Примером 1, проведенным в неоне при большем электрическом поле, размер отобранных частиц уменьшен, в соответствии с численными оценками условий левитации.Example 2, showing the selection of particles by size, performed under the conditions: krypton gas, pressure 0.3 Torr, discharge current 1.6 mA. In the initial distribution of particles, the maximum falls on the size of 1 μm, while in the selected particles the maximum is on the size of 4.5 μm. Compared with Example 1, conducted in neon with a larger electric field, the size of the selected particles is reduced, in accordance with numerical estimates of the levitation conditions.

Пример 3, показывающий селектирование частиц по форме. Из представленной на Фиг. 6 фотографии горизонтального сечения пылевой структуры в ловушке в страте видно разделение частиц, обладающих одинаковым удельным зарядом, вдоль радиальной координаты. Баланс радиальных сил для частиц с большей площадью поверхности осуществляется на половине радиуса трубки (кольцевой слой), в то время как компактные частицы занимают приосевую область (слой в виде диска).Example 3 showing the selection of particles in shape. From the one shown in FIG. 6 photographs of a horizontal cross section of the dust structure trapped in a stratum shows the separation of particles having the same specific charge along the radial coordinate. The balance of radial forces for particles with a larger surface area is carried out at half the radius of the tube (annular layer), while compact particles occupy the axial region (disk-shaped layer).

В ходе апробации заявленного изобретения было подтверждено осуществление пространственного разделения частиц по форме - площади сечения - (Фиг. 6); на Фиг. 1 показан общий вид устройства для разделения частиц.During the testing of the claimed invention, it was confirmed that the spatial separation of particles in shape - sectional area - (Fig. 6); in FIG. 1 shows a general view of a particle separation apparatus.

Заявленное изобретение представляет собой разрядную камеру с электродами и вакуумными портами, центральная часть которой - вертикальная трубка, имеет диаметр 1 см. Само устройство находится в стандартном корпусе, линейный размер которого 50 см.The claimed invention is a discharge chamber with electrodes and vacuum ports, the central part of which is a vertical tube, has a diameter of 1 cm. The device itself is in a standard case, the linear size of which is 50 cm.

Устройство для разделения частиц формирует пылевые ловушки, что отличает его от динамических устройств, разделяющих частицы по траекториям движения.A device for separating particles forms dust traps, which distinguishes it from dynamic devices that separate particles along trajectories of motion.

В отличие от прототипа, заявленное изобретение имеет более высокую эффективность за счет осуществления разделения частиц по форме.Unlike the prototype, the claimed invention has higher efficiency due to the implementation of the separation of particles in shape.

Техническо-экономическая эффективность изобретения состоит в повышении селективности отбора частиц за счет осуществления разделения частиц по размеру и форме, снижении стоимости разделительной установки за счет использования газоразрядного устройства, потребляющего мощность порядка 1 Вт, не содержащего массивных габаритных механических элементов, что позволяет производить тонкую селекцию частиц произвольной формы как в микронном, так и в наноразмерном диапазоне.The technical and economic efficiency of the invention consists in increasing the selectivity of particle selection due to the separation of particles by size and shape, reducing the cost of the separation unit through the use of a gas-discharge device that consumes power of the order of 1 W, which does not contain massive overall mechanical elements, which allows fine selection of particles arbitrary shape both in the micron and in the nanoscale range.

Источники информацииInformation sources

1. Заявка РФ №98109222/28, «Способ разделения заряженных частиц по массам»; МПК B01D 59/48, Опубликована 27.02.2000.1. RF application No. 98109222/28, "Method for the separation of charged particles by mass"; IPC B01D 59/48, Published 02.27.2000.

2. Заявка РФ №2007107772/03, «Способ разделения частиц по плотности и устройство для его осуществления»; МПК B03C 1/32, Опубликована 10.09.2008.2. RF application No. 2007107772/03, “A method for separating particles by density and a device for its implementation”; IPC B03C 1/32, published September 10, 2008.

3. Патент РФ №2517148, «Способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления»; МПК B03B 13/00, Опубликован 27.05.2014.3. RF patent No. 2517148, "A method for separating particles of useful material and a device for its implementation"; IPC B03B 13/00, Published 05.27.2014.

4. Патент Великобритания 2470600 А; МПК: H01J 49/40; H01J 49/42; H01J 49/06 Опубликован 29.05.2009 (прототип).4. UK patent 2,470,600 A; IPC: H01J 49/40; H01J 49/42; H01J 49/06 Published May 29, 2009 (prototype).

5. Dusty Plasmas: Physics, Chemistry, and Technological Impact in Plasma Processing / Edited by A. Bouchoule. New York: John Wiley & Sons, 1999. 408 p.5. Dusty Plasmas: Physics, Chemistry, and Technological Impact in Plasma Processing / Edited by A. Bouchoule. New York: John Wiley & Sons, 1999. 408 p.

6. Vladimirov S.V., Ostrikov K., and Samarian A.A. Physics and Applications of Complex Plasmas. London: Imperial College Press, 2005. 439 p.6. Vladimirov S.V., Ostrikov K., and Samarian A.A. Physics and Applications of Complex Plasmas. London: Imperial College Press, 2005.443 p.

Claims (2)

1. Способ разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне, заключающийся в размещении исследуемых полидисперсных частиц в ионизационную камеру, формировании в плазме ионизационной камеры заряженных полидисперсных частиц, в последующем их разделении по размерам, отличающийся тем, что перед формированием заряженных полидисперсных частиц в плазме устанавливают электронную температуру в диапазоне 4-10 эВ и создают электрическое поле напряженностью 0,5-20 В/см с продольной компонентой электрического поля, направленной вертикально вниз, изменяют электрический ток в диапазоне 1-5 mA и разделяют полидисперсные частицы по форме.1. The method of separation of polydisperse particles in the micron and nanoscale range, which consists in placing the investigated polydisperse particles in the ionization chamber, forming charged polydisperse particles in the plasma of the ionization chamber, and then separating them in size, characterized in that before the formation of charged polydisperse particles in the plasma electronic temperature in the range of 4-10 eV and create an electric field with a strength of 0.5-20 V / cm with a longitudinal component of the electric field directed vertically down, change the electric current in the range 1-5 mA, and separated polydisperse particle form. 2. Устройство для разделения полидисперсных частиц в микронном и наноразмерном диапазоне, содержащее корпус разрядной камеры, внутри которого размещена вертикально ориентированная вакуумная трубка цилиндрической формы с оптическими окнами на ее концах и четырьмя боковыми горизонтально расположенными по отношению к вакуумной трубке отростками, размещенными по два в верхней и в нижней частях вакуумной трубки, снабженными электродами, один из которых является катодом и расположен в нижнем отростке, перед катодом установлена разрядная диафрагма, второй электрод, являющийся анодом, расположен в верхнем отростке вакуумной трубки, два других отростка, расположенные в верхней и нижней частях вакуумной трубки, снабжены портами, в верхнем порту расположен бункер с разделяемыми по форме и размерам полидисперсными частицами, внутри нижнего порта расположен сборник для извлечения разделенных по размерам и форме частиц. 2. A device for separating polydisperse particles in the micron and nanoscale range, comprising a discharge chamber housing, inside which a vertically oriented vacuum tube of cylindrical shape with optical windows at its ends and four lateral processes horizontally located relative to the vacuum tube, two in the upper and in the lower parts of the vacuum tube, equipped with electrodes, one of which is the cathode and is located in the lower process, in front of the cathode there is a discharge a diaphragm, the second electrode, which is the anode, is located in the upper process of the vacuum tube, the other two processes located in the upper and lower parts of the vacuum tube are equipped with ports, in the upper port there is a hopper with polydisperse particles separated by shape and size, inside the lower port there is a collector to extract particles separated by size and shape.
RU2014132470/07A 2014-08-06 2014-08-06 Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof RU2568898C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014132470/07A RU2568898C1 (en) 2014-08-06 2014-08-06 Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014132470/07A RU2568898C1 (en) 2014-08-06 2014-08-06 Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568898C1 true RU2568898C1 (en) 2015-11-20

Family

ID=54598211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132470/07A RU2568898C1 (en) 2014-08-06 2014-08-06 Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568898C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202757U1 (en) * 2020-10-26 2021-03-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" BINARY SPACE VEHICLE FOR SEARCHING AND COLLECTING OUTSIDE OBJECTS WITH QUANTUM DOT PROPERTIES IN THE NEIGHBORHOOD OF LIBRATION POINTS
RU206424U1 (en) * 2021-04-27 2021-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" BINARY SPACE VEHICLE FOR SEARCHING AND COLLECTING OUTSIDE NANO OBJECTS IN THE NEIGHBORHOOD OF LIBRATION POINTS OF PLANETS INCLUDING THE SOLAR SYSTEM
RU2761486C1 (en) * 2021-04-21 2021-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Binary space vehicle for searching and collecting outer space objects in the neighborhood of libration points of planets included in the solar system
RU2761686C1 (en) * 2021-04-13 2021-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Binary spacecraft for searching and collecting extraterrestrial nanoobjects with magnetic properties in the vicinity of libration points

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2470600A (en) * 2009-05-29 2010-12-01 Thermo Fisher Scient Charged particle analyser and method of separating charged particles
RU2517148C1 (en) * 2012-12-28 2014-05-27 Евгений Матвеевич Лукьянченко Method of useful material particles separation and device to this end

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2470600A (en) * 2009-05-29 2010-12-01 Thermo Fisher Scient Charged particle analyser and method of separating charged particles
RU2517148C1 (en) * 2012-12-28 2014-05-27 Евгений Матвеевич Лукьянченко Method of useful material particles separation and device to this end

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202757U1 (en) * 2020-10-26 2021-03-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" BINARY SPACE VEHICLE FOR SEARCHING AND COLLECTING OUTSIDE OBJECTS WITH QUANTUM DOT PROPERTIES IN THE NEIGHBORHOOD OF LIBRATION POINTS
RU2761686C1 (en) * 2021-04-13 2021-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Binary spacecraft for searching and collecting extraterrestrial nanoobjects with magnetic properties in the vicinity of libration points
RU2761486C1 (en) * 2021-04-21 2021-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Binary space vehicle for searching and collecting outer space objects in the neighborhood of libration points of planets included in the solar system
RU206424U1 (en) * 2021-04-27 2021-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" BINARY SPACE VEHICLE FOR SEARCHING AND COLLECTING OUTSIDE NANO OBJECTS IN THE NEIGHBORHOOD OF LIBRATION POINTS OF PLANETS INCLUDING THE SOLAR SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10814335B2 (en) Selective aerosol particle collecting method and device, according to particle size
RU2568898C1 (en) Method of separating polydisperse particles in micron and nanosize range and device for realisation thereof
EP3195935B1 (en) Particle charger
Samarian et al. Positively charged particles in dusty plasmas
Mahadevan et al. Low-energy (1-to 100-eV) charge-transfer cross-section measurements for noble-gas-ion collisions with gases
CN107847945B (en) Method for selectively purifying aerosols
CN108072594A (en) particle trapping device
Wiedensohler et al. A novel unipolar charger for ultrafine aerosol particles with minimal particle losses
Basner et al. Particles as probes for complex plasmas in front of biased surfaces
Lancuba et al. Electrostatic trapping and in situ detection of Rydberg atoms above chip-based transmission lines
US20180321190A1 (en) Aerosol ionizer
CN108940879A (en) Plasma physics ore sorting processing method and its system
Iwashita et al. Sheath-to-sheath transport of dust particles in a capacitively coupled discharge
RU2130667C1 (en) Method and device for separating charged particles according to specific charge
RU149100U1 (en) DISCHARGE CAMERA FOR SEPARATION OF POLYDISPERSION PARTICLES IN THE MICRON AND NANOSIZED RANGE
Chivu et al. Modeling and simulation of a miniaturized gas ionization sensor: Detection of greenhouse gases
RU2210135C2 (en) Device for producing liquid-metal nanoclaster ion beams
Balakin et al. Generation of ions in a pulsed ion source with an interface based on a polymer track membrane
Byeon et al. Charge distributions of aerosol dioctyl sebacate particles charged in a dielectric barrier discharger
Sun et al. Miniature, 3D-printed, monolithic arrays of corona ionizers
Chivu et al. Design, modeling and simulation of a miniaturized gas ionization sensor: Optimization of the structure and operation
RU2159481C1 (en) Method and device for sorting out ions according to their specific charge
Syrovatka et al. Microparticle separation in a linear Paul trap
Calle et al. Electrostatic precipitation of dust in the Martian atmosphere: Implications for the utilization of resources during future manned exploration missions
Vankov et al. Thick GEM with a resistive coating